TVD格式求解对流扩散方程的最优限制器研究

为探究不同通量限制器应用于TVD(Total Variation Diminishing)格式求解对流扩散方程时的适用性,基于3种典型的TVD格式与10种常用的通量限制器,分别求解了线性对流扩散方程、非线性对流扩散方程、拟线性对流扩散方程。数值结果表明,相比于MUSCL(Monotonic Upstream-centered Scheme for Conservation Laws)和MTVDLF(Modified TVDLF)格式,采用TVDLF(TVD Lax-Friedrichs)格式时,计算结果出现了较为严重的数值耗散;对MUSCL和MTVDLF格式进行具体分析发现,关于阶跃型纯对流问题,Superbee限制器的误差最小,Minmod误差最大。关于高斯型对流扩散问题,Minmod误差最大,Woodward误差最小。而关于阶跃型对流扩散问题及Burgers方程,限制器的类型对实验结果影响并不明显。

河口与海岸滩涂动力地貌过程研究进展

动力地貌过程是河口与海岸滩涂研究的基础和关键。从动力地貌作用过程、数值模拟技术应用、遥感技术应用等方面综述了近年来河口与海岸滩涂动力地貌过程研究的主要进展,并强调采用先进仪器进行现场原型观测、加强人类活动与全球变暖协同作用下的滩涂动力地貌过程及灾害研究、加强当前滩涂开发已移至中低滩背景下的滩涂动力地貌过程演变趋势研究、加强不同因素综合影响下的滩涂区域粘性泥沙运动特性的基础理论研究和重视国内外滩涂动力地貌过程的对比研究为未来进一步研究的方向。

曹妃甸海域围填海工程动力地貌环境遥感分析

利用1993—2011年的4景TM及HJ-1A/1B卫星影像,结合2003年水下地形图,以ArcGIS为工具,进行了渤海湾曹妃甸海域近20年来围填海工程造成的岸线变化监测和水动力环境及冲淤演变影响分析.结果表明,前10年围填海规模不大,岸线推进缓慢,围填海范围在2003年的0 m等深线以内,仅局部地区向海推进约1.3 km;后10年岸线显著向海推进,最近5年的围填海区域已经深入到2003年0 m等深线以下,但基本在2003年5 m等深线以内.目前的围填海方案对水动力影响甚微,离岸沙坝内外有冲有淤,但深槽和水道稳定性良好.针对今后10年的围填海规划方案,需要进一步加强包括遥感手段在内的现场监测研究以及渤海湾内多个围填海工程对曹妃甸海域的累积影响研究.

河口湾水动力环境对滩涂利用的累积响应——以珠江口伶仃洋为例

为揭示河口湾水动力环境对滩涂利用的累积响应过程,以珠江口伶仃洋河口湾为例,基于潮波数学模型和潮流数学模型,研究了1981年以来湾内进出潮量、分潮振幅和潮流流速的累积变化。结果表明:相对于1981年,2018年岸线条件下伶仃洋湾口断面涨落潮量累积减少4.9%~6.0%、内伶仃断面涨落潮量累积减少9.0%~12.8%、深圳湾断面涨落潮量累积减少17.8%、南沙断面涨落潮量累积减少5.0%~6.3%;伶仃洋M 2分潮振幅呈增加趋势,振幅增幅由南向北增加,潮波由南向北变形进一步加剧;伶仃洋最大可能潮差变化与M 2分潮振幅变化趋势一致,潮汐性质没有发生变化;伶仃洋潮流流速总体减小,西岸流速减幅高于东岸,湾顶附近流速略有增加。

辐射沙洲南翼“水道-沙洲”系统与西太阳沙的稳定

通过对江苏岸外辐射沙洲动态和西太阳沙海域动力泥沙环境的分析,论述了西太阳沙演变的宏观背景;由实测固定断面资料、地形资料的对比得出近40年来西太阳沙表面形态和水下地形的变化;结合西太阳沙表面泥沙在波浪和波流共同作用下运动特性的水槽试验研究,分析了西太阳沙冲淤变化的动力机制。从“烂沙洋水道-西太阳沙-西太阳沙南水道”系统的角度研究了西太阳沙演变的控制因素和演变规律。

高稳定度半导体激光器电源

设计并实现了一个高精度的半导体激光器驱动系统，该系统包括温度控制和电流控制两部分。温度的控制范围为室温下±1．50×10^1K，控温精度优于1．81mK，标准差小于0．20mK。电流的调节范围为0～2．00×10^2mA，纹波小于1．00×10^2nA。该系统驱动外腔半导体激光器时可以保证激光器输出的频率稳定度在10s内达到1．00×10^-9，满足原子分子物理和激光光谱学等领域对高精度激光器的需求。

反应流模拟的有限体积法的比较

针对自催化反应流模型的计算,推导了基于有限体积方法的统一通量格式以及十种常用格式的具体形式,并通过数值实验比较了其数值特性。结果表明:无论是一阶精度的迎风格式和Lax-Friedrichs格式,二阶精度的二阶向前差分、Lax-Wendroff、Beam-Warming和Fromm格式还是三阶精度的QUICK格式都会引起较严重的数值耗散和数值震荡,严重降低了数值精度,而带有通量限制器的MTVDLF格式可以消除数值耗散和数值震荡,并且带有Superbee限制器的MTVDLF最适合模拟自催化反应流问题。

东北三省承接加工贸易转移问题研究

在东部沿海地区,加工贸易的"辐射效应"和向内地的梯度转移效应越来越显著,而东北三省正在成为东部沿海地区产业梯度转移的重点承接地。本文结合国家提出的"振兴东北老工业基地"、建设"加工贸易梯度转移重点承接地"等政策,描述了东北三省加工贸易发展的现状,对东北三省承接加工贸易转移问题进行了分析。在此基础上找到制约东北地区加工贸易发展的因素,给出了相应的政策建议。

嵌入式传感器节点设计及其应用

针对现有物联网应用中传感器节点的设计存在大量重复开发、扩展能力不强等不足,以高性能的STM32微处理器和uC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统为核心,采用Zigbee无线通信技术,设计了一种具有高扩展能力的通用嵌入式传感器节点。该传感器节点提供多样化的传感器和外扩功能接口,方便各种传感器的连接和功能的扩展。在uC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的支持下可快速搭建面向物联网研究和应用的专用传感器节点。实际应用测试表明,节点良好地实现了高性能、低功耗、高扩展能力和复用性的设计目标,为加快物联网的开发和应用打下了良好的基础。

河口海岸滩涂开发治理与管理研究进展

随着经济社会快速发展,城市化进程加快,对滩涂资源的圈围开发已成为缓解日益增长的土地供需矛盾的重要途径.对有限滩涂资源的不合理开发已严重影响到许多河口海岸的自然演变规律,致使滩涂资源的再生能力下降甚至逆转,进而威胁河口海岸地区的防洪安全和水资源安全,影响沿海地区的经济和社会可持续发展.滩涂资源及其承载能力是有限的,在一定时期、一定的生产力发展水平下,需要以维护生态、环境健康为前提,以保障经济社会可持续发展为条件.简述了河口海岸滩涂开发治理与管理研究进展,包括滩涂开发利用的国内外现状及对环境影响、滩涂资源可持续开发利用评价、管理体系的构建,在此基础上指出了我国未来研究的方向.

人民币汇率和出口贸易对我国经济的影响研究

改革开放32年以来,我国的出口贸易获得了快速发展,而与出口关系密切的人民币汇率也在不断的变化中。本文将理论研究和定性、定量分析相结合,就人民币兑换美元的实际汇率(NER-A)和我国实际出口(X)对经济增长的影响进行了研究,并得出结论。

滩涂资源承载力指标及评价方法研究

为寻求滩涂资源经济社会效益与自然环境协调发展的平衡点,在综合分析前人研究成果的基础上,对滩涂资源承载力的量化研究方法进行了初步探讨。围绕滩涂资源承载力的内涵,基于"驱动力!状态!影响!响应"框架模型,结合层次分析法,构建了承载力评价指标体系,确定了指标权重并对各指标进行了标准化处理,进而提出滩涂资源承载力的综合评价方法。

环渤海区域滩涂资源开发承载力时空演变特征

有效识别和评估各滩涂区域资源开发承载力时空变化的差异,有利于滩涂资源的科学规划,对实现沿海滩涂资源的高效利用与保护具有重要意义。本文针对渤海半封闭海湾滩涂特征的空间差异性,基于“驱动力-状态-影响”模型,构建了滩涂资源开发承载力评估体系,对研究区域7个评价单元在4个代表年份的资源承载力进行了评估,阐明了海湾滩涂资源开发承载力时空演变特征。结果表明:围填工程减弱了渤海湾滩涂资源开发承载能力,工程大规模建设期间(2003—2012年)各评价单元承载力均呈下降趋势,2012年后随着国家围填海管控措施的实施,滩涂承载力有回升态势;在空间上滩涂资源承载力表现为湾顶的降幅高于海湾南部区域,滩涂开发前后天津港附近区域承载力较弱,黄骅港以南滩涂养殖区承载力较强。

土体特性对埋地管道的影响

针对管—土位移传递系数,对线性土弹簧系数Kx、Ky进行了修正。采用Goodm an单元模拟管—土接触面,不同埋深管道在管—土发生相对移动时接触面上的应力变化结果表明:管道浅埋时,管—土轴向作用刚度系数的非线性特征非常明显,随管道埋深的增加,土体非线性特征减弱;管—土轴向作用系数及横向作用系数随埋深的增加而增大;轴向土弹簧系数的非线性特征比横向土弹簧系数的非线性特征明显。

埋地管道抗震设计参数研究

埋地管道抗震设计中管—土位移传递系数是关系到埋地管道地震灾害分析是否合理可靠的决定性因素,而剪切波波速、场地土的卓越周期、地震波入射角以及土弹簧刚度系数等相关参数的确定尤为重要。根据已有规范,并结合埋地管道地震灾害分析中的一些已有成果,分析了管—土位移传递系数及其相关参数的计算问题:管—土位移传递系数应利用相对变形理论推导出轴向及横向位移传递系数;土层剪切波速及场地特征周期可按规范GB 50011—2001中的条文选取;地震波沿管线传播时未必引起最大轴向应力,应做最不利工况分析。

冻土条件下无黏性土堤漫顶溃决试验研究

为探究冻土条件下无黏性土堤漫顶溃决过程及溃决区域的水位、流速等水力要素变化规律,开展了弯道水槽概化模型试验。基于结构光传感器的三维成像特性,精确观测了溃堤过程中的溃口形态变化,分析了上游入流恒定时冻土深度对溃口发展过程及溃决区域水力要素的影响。结果表明:(1)冻土条件下的溃堤过程可分为渗透过流、堤后冲刷、横向展宽、冲淤平衡4个阶段,溃堤过程中会出现"陡坎""堤身分层""沟底挑流"等现象;(2)冻土条件下溃决区域的流速变化率和水位变化率均随着冻土深度的增加而减小;(3)冻土条件下溃堤稳定后的过堤流量、溃口宽度及垂向深度均与冻土深度呈负相关;(4)冻土深度对主槽区下游侧溃口的发展影响更大。

基于水质水量耦合模型的湟水西宁市段生态流量计算及模拟分析

考虑未来枯水期湟水生态流量、水质将面临不稳定达标风险,提出量化计算与数值模拟相结合的方法确定满足水质水量目标的湟水西宁市段生态流量。基于实测流量、断面、污染源等现状调查及分析,采用不同频率最枯月平均值法、改进年内同频率展布法、生态水力半径法3种方法计算了湟水西宁市段生态流量,并与Tennant法的计算结果进行合理性分析比较。利用MIKE11水动力和水质模块构建了水质水量耦合模型,利用率定后的模型,以COD、NH3-N作为主要污染物指标,通过模拟不同生态流量下泄过程,分析了3种计算方法对应的下泄方案对湟水西宁市段水质的影响,优选出合理的生态流量的下泄方案,得出了满足水质水量需求的湟水西宁市段生态流量,为湟水西宁市段的水生态保护及区域水资源配置方案提供理论支撑。

埋地管线轴向振动特性的行波方法分析

考虑管-土及管-液间的相互作用,建立了埋地管线轴向振动的行波分析模型.由实验验证了行波方法的有效性,由数值算例研究了泊松耦合、连接耦合及土质条件对埋地管线振动特性的影响.算例结果表明,泊松耦合作用使系统在低频处出现了较多共振峰,忽略流体作用或仅将其视为固体填充物不能反映系统的该振动特性,系统频率的降低增大了系统在低频荷载作用下的危险性;由于流体边界的改变,连接耦合使系统各阶固有频率降低;随土体剪切刚度的增加,系统固有频率增大;土体阻尼可使系统振幅降低,但对系统频率影响不大.

输液管线中的地震动水压力及其影响因素

强烈地震作用可使地上输液管线中的液体产生较大的动水压力。基于模态叠加原理及地震反应谱理论,考虑流体可压缩性及管弹性,建立了输液管线地震动水压力的计算模型。根据流体所处边界条件的不同,给出两种典型工况下,管流地震动水压力的计算公式,并与依据附加质量模型计算所得的结果进行了比较。比较结果表明:管线长度对管流地震动水压力有显著的影响,对长管道而言,以附加质量模型求得的的地震动水压力高于考虑流体可压缩性时求得的地震动水压力,而对于短管道,情况刚好相反。另外,场地类型及管流所处工况对管流地震动水压力也有显著的影响,软土场地上的管理道。其内部流体地震动水压力明显高于硬土场地上的动水压力。

脉动激励下的浅埋管道轴向应力分析

考虑土体-结构-流体耦合作用,研究流体脉动对浅埋输液管道轴向应力的影响。基于流固耦合、管-土耦合理论,建立了浅埋管道动力学分析模型,应用力平衡条件,推导了浅埋管道的静力及动力方程,并利用行波方法求取了动力方程的解析解。在此基础上,研究了管道应力特性。结果表明:流固耦合对浅埋管道应力有较大影响,较小幅值的压力脉动可使管道应力大幅增加。同时,讨论了管道埋深、土质条件及管道半径对管道应力的影响。在相同流体脉动激励下,管道应力随覆盖层厚度、土体刚度、管道半径增加而减小。